유체 역학 모니터링 및 제어를 위한 다중 센서 시스템의 기술적 분석
유량 및 압력 센서는 산업 자동화, 의료 기기 및 환경 모니터링 시스템의 중요한 구성 요소입니다. 이 센서는 다양한 응용 분야에서 유체 역학의 정확한 특성을 분석할 수 있는 보완적인 데이터 스트림을 제공합니다. 유량 센서는 유체 이동 속도를 측정하는 반면, 압력 센서는 유체가 주변에 가하는 힘을 정량화합니다. 이러한 감지 방식을 통합하면 막힘을 감지하고 에너지 효율성을 최적화하며 복잡한 유체 시스템의 예측 유지 관리가 가능한 시너지 시스템이 생성됩니다. MEMS 기술과 다중 센서 데이터 융합의 현대적인 발전으로 이러한 측정 시스템의 정확성과 신뢰성이 크게 향상되었습니다.
유량 센서는 열 전달(열막 풍속계), 차압 측정, 코리올리 효과 등 다양한 물리적 원리에 따라 작동합니다. MEMS 기반 PLF1000 시리즈와 같은 열 흐름 센서는 유체 이동으로 인한 냉각 효과를 측정하여 흐름 저항을 최소화하면서 흐름 속도를 결정합니다. 압력 센서는 기계적 변형을 전기 신호로 변환하기 위해 압저항, 용량성 또는 광학 감지와 같은 메커니즘을 사용합니다. 압저항 센서는 압력을 받는 반도체 재료의 저항 변화를 감지하는 반면, 용량성 센서는 전극 사이의 거리 변화를 측정합니다. 새로운 미세 구조 압력 센서는 생물학적 시스템에서 영감을 얻은 혁신적인 설계를 통해 탁월한 감도(최대 39.077kPa⁻²)를 달성합니다.
유량 및 압력 센서의 조정을 통해 산업 전반에 걸쳐 정교한 모니터링 기능을 사용할 수 있습니다. 의료 응용 분야에서 혈류역학적 매개변수를 동시에 획득하면 작은 막힘에 대해 92.3%의 정확도로 혈관 폐색을 정밀하게 감지할 수 있어 단일 센서 접근 방식보다 훨씬 뛰어난 성능을 발휘합니다. 산업용 유압 시스템은 압력 기반 "소프트 센서"를 활용하여 계산적으로 유량을 계산하므로 일시적인 조건에서 물리적 유량계가 필요하지 않습니다. Elveflow MFP 센서와 같은 미세 유체 플랫폼은 데드 볼륨이 없는 두 측정 유형을 모두 통합하여 정확한 임상 생화학 분석을 가능하게 합니다. 이러한 통합 시스템은 일반적으로 향상된 측정 정확도를 위해 데이터 스트림을 결합하는 적응형 가중치 융합 알고리즘을 사용합니다.
성공적인 구현을 위해서는 측정 범위, 응답 시간, 환경 호환성을 포함한 센서 사양에 주의가 필요합니다. PLF1000 시리즈와 같은 유량 센서는 저전력 펌핑 응용 분야에 중요한 최소한의 흐름 저항을 제공하는 반면, 압력 센서는 매체 호환성 및 압력 범위(예: 미세 유체 응용 분야의 경우 0~16bar)를 기준으로 선택해야 합니다. 온도 보상 및 교정 프로토콜과 같은 신호 컨디셔닝 측면은 측정 정확도에 큰 영향을 미칩니다. 최신 센서에는 양방향 데이터 교환을 위한 IO-Link 통신이 점차 통합되어 원격 구성 및 예측 유지 관리 기능이 용이해졌습니다. MEMS 기반 센서에는 움직이는 부품이 없으므로 오염되거나 부식성 매체에 대한 신뢰성이 향상됩니다.
연구는 미세 구조 공학 및 생체 영감 설계를 통해 센서 감도 및 감지 범위를 향상시키는 데 중점을 두고 있습니다. 사포 템플릿 센서는 최대 160kPa의 넓은 작동 범위를 유지하면서 놀라운 압력 감도(0.9Pa 감지)를 보여줍니다. 유연한 기판 기술을 사용하면 공기 역학 및 유체 역학 측정을 위해 곡면에 등각 센서를 배치할 수 있습니다. 실시간 데이터 분석을 위한 인공 지능의 통합은 스마트 제조 및 자율 로봇 시스템에 잠재적으로 응용할 수 있는 차세대 개척지를 나타냅니다. 이러한 발전은 산업용 IoT 프레임워크에서 물리적 측정과 디지털 트윈 구현 간의 격차를 더욱 줄여줄 것입니다.
담당자: Ms. Caroline Chan
전화 번호: 13271919169
